病理生理學(xué)理論指導(dǎo):發(fā)熱時(shí)的體溫調(diào)節(jié)機(jī)制

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(一)體溫調(diào)節(jié)中樞
    目前一般認(rèn)為體溫調(diào)節(jié)中樞位于POAH,該區(qū)含有溫度敏感神經(jīng)元,對(duì)來自外周和深部溫度信息起整合作用。損傷該區(qū)可導(dǎo)致體溫調(diào)節(jié)障礙。而另外一些部位,如中杏仁核(medialamydaloidnucleus,MAN)、腹中膈(ventralseptalarea,VSA)和弓狀核則對(duì)發(fā)熱時(shí)的體溫產(chǎn)生負(fù)向影響。刺激這些部位可使體溫上升超過正常難以逾越的熱限。因此,目前傾向于認(rèn)為,發(fā)熱時(shí)的體溫調(diào)節(jié)涉及到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多個(gè)部位。李楚杰等在此基礎(chǔ)上提出了發(fā)熱體溫正負(fù)調(diào)節(jié)學(xué)說,認(rèn)為發(fā)熱體溫調(diào)節(jié)中樞可能有兩部分組成,一個(gè)是正調(diào)節(jié)中樞,主要包括POAH等,另一個(gè)是負(fù)調(diào)節(jié)中樞,主要包括VSA、MAN等。當(dāng)外周致熱信號(hào)通過這些途徑傳入中樞后,啟動(dòng)體溫正負(fù)調(diào)節(jié)機(jī)制,一方面通過正調(diào)節(jié)介質(zhì)使體溫上升,另一方面通過負(fù)調(diào)節(jié)介質(zhì)限制體溫升高。正負(fù)調(diào)節(jié)相互作用的結(jié)果決定調(diào)定點(diǎn)上移的水平及發(fā)熱的幅度和時(shí)程。因此,發(fā)熱體溫調(diào)節(jié)中樞是由正、負(fù)調(diào)節(jié)中樞構(gòu)成的復(fù)雜的功能系統(tǒng)。傳統(tǒng)上把發(fā)熱體溫調(diào)節(jié)中樞局限于POAH的觀點(diǎn)應(yīng)予修正。
    (二)致熱信號(hào)傳入中樞的途徑
    1.EP通過血腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)入腦這是一種較直接的信號(hào)傳遞方式。研究中觀察到,在血腦屏障的毛細(xì)血管床部位分別存在有IL-1、IL-6、TNF的可飽和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制,推測(cè)其可將相應(yīng)的EP特異性地轉(zhuǎn)運(yùn)入腦。另外,作為細(xì)胞因子的EP也可能從脈絡(luò)叢部位滲入或者易化擴(kuò)散入腦,通過腦脊液循環(huán)分布到POAH.但這些推測(cè)還缺乏有力的證據(jù),需待進(jìn)一步證實(shí)。
    2.EP通過終板血管器作用于體溫調(diào)節(jié)中樞終板血管器(organumvasculosumlaminaeterminalis,OVLT)位于視上隱窩上方,緊靠POAH,是血腦屏障的薄弱部位。該處存在有孔毛細(xì)血管,對(duì)大分子物質(zhì)有較高的通透性。EP可能由此入腦。但也有人認(rèn)為,EP并不直接進(jìn)入腦內(nèi),而是被分布在此處的相關(guān)細(xì)胞(巨噬細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞等)膜受體識(shí)別結(jié)合,產(chǎn)生新的信息(發(fā)熱介質(zhì)等),將致熱原的信息傳入POAH.
    3.EP通過迷走神經(jīng)向體溫調(diào)節(jié)中樞傳遞發(fā)熱信號(hào)最近的研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞因子可刺激肝巨噬細(xì)胞周圍的迷走神經(jīng)將信息傳入中樞,切除膈下迷走神經(jīng)(或切斷迷走神經(jīng)肝支)后腹腔注射IL-1,或靜脈注射LPS不再引起發(fā)熱。因?yàn)楦蚊宰呱窠?jīng)節(jié)旁神經(jīng)上有IL-1受體,肝臟kupffer細(xì)胞又是產(chǎn)生這類因子的主要細(xì)胞。因此,是否存在肝臟產(chǎn)生的化學(xué)信號(hào)激活迷走神經(jīng)從而將發(fā)熱信號(hào)傳入中樞的機(jī)制,有待進(jìn)一步研究。
    (三)發(fā)熱中樞調(diào)節(jié)介質(zhì)
    大量的研究證明:EP無論以何種方式入腦,但它們?nèi)匀徊皇且鹫{(diào)定點(diǎn)上升的最終物質(zhì),EP可能是首先作用于體溫調(diào)節(jié)中樞,引起發(fā)熱中樞介質(zhì)的釋放,繼而引起調(diào)定點(diǎn)的改變。發(fā)熱中樞介質(zhì)可分為兩類:正調(diào)節(jié)介質(zhì)和負(fù)調(diào)節(jié)介質(zhì)。
    1.正調(diào)節(jié)介質(zhì)
    (1)前列腺素E(prostaglandinE,PGE)實(shí)驗(yàn)中將PGE注入貓、鼠、兔等動(dòng)物腦室內(nèi)引起明顯的發(fā)熱反應(yīng),體溫升高的潛伏期比EP短,同時(shí)還伴有代謝率的改變,其致熱敏感點(diǎn)在POAH;EP誘導(dǎo)的發(fā)熱期間,動(dòng)物CSF中PGE水平也明顯升高。PGE合成抑制劑如阿司匹林、布洛芬等都具有解熱作用,并且在降低體溫的同時(shí),也降低了CSF中PGE濃度。在體外實(shí)驗(yàn)中,ET和EP都能刺激下丘腦組織合成和釋放PGE.
    (2)Na+/Ca2+比值實(shí)驗(yàn)顯示,給多種動(dòng)物腦室內(nèi)灌注Na+使體溫很快升高,灌注Ca2+則使體溫很快下降;降鈣劑(EGTA)腦室內(nèi)灌注也引起體溫升高。在用標(biāo)記的Na+和Ca2+灌注貓腦室的研究中還發(fā)現(xiàn),在致熱原性發(fā)熱期間,Ca2+流向CSF,而Na+則被保持在腦組織中。這些研究資料表明:Na+/Ca2+比值改變?cè)诎l(fā)熱機(jī)制中可能擔(dān)負(fù)著重要中介作用,EP可能先引起體溫中樞內(nèi)Na+/Ca2+比值的升高,再通過其它環(huán)節(jié)促使調(diào)定點(diǎn)上移。
    (3)環(huán)-磷酸腺苷(cAMP)目前已有越來越多的事實(shí)支持cAMP作為重要的發(fā)熱介質(zhì):①外源性cAMP(二丁酰cAMP,Db-cAMP)注入貓、兔、鼠等動(dòng)物腦室內(nèi)迅速引起發(fā)熱,潛伏期明顯短于EP性發(fā)熱。②Db-cAMP的中樞致熱作用可被磷酸二酯酶抑制劑(減少cAMP分解)ZK62711和茶堿所增強(qiáng),或被磷酸二酯酶激活劑(加速cAMP分解)尼克酸減弱。腺苷酸環(huán)化酶抑制劑(抑制cAMP生成)蘇林金氏桿菌外毒素(exotoxinofBacillusThuringiensis)對(duì)外源性cAMP引起的發(fā)熱沒有影響,但能減弱致熱原和PGE引起的發(fā)熱。③在ET、葡萄球菌、病毒、EP以及PGE誘導(dǎo)的發(fā)熱期間,動(dòng)物CSF中cAMP均明顯增高,后者與發(fā)熱效應(yīng)呈明顯正相關(guān)。但高溫引起的過熱期間(無調(diào)定點(diǎn)的改變),CSF中cAMP不發(fā)生明顯的改變。④ET和EP雙相熱期間,CSF中cAMP含量與體溫呈同步性雙相變化,下丘腦組織中的cAMP含量也在兩個(gè)高峰期明顯增多。
    鑒于上述研究,許多學(xué)者認(rèn)為cAMP可能是更接近終末環(huán)節(jié)的發(fā)熱介質(zhì)。
    (4)促腎上腺皮質(zhì)激素釋放素促腎上腺皮質(zhì)激素釋放素(corticotrophinreleasinghormone,CRH)是一種41肽的神經(jīng)激素,主要分布于室旁核和杏仁核。大量的研究表明:CRH是一種發(fā)熱體溫中樞正調(diào)節(jié)介質(zhì)。IL-1、IL-6等均能刺激離體和在體下丘腦釋放CRH,中樞注入CRH可引起動(dòng)物腦溫和結(jié)腸溫度明顯升高。用CRH單克隆抗體中和CRH或用CRH受體拮抗劑阻斷CRH的作用,可完全抑制IL-1b、IL-6等EP的致熱性。但也有人注意到,TNFa和IL-1a性發(fā)熱并不依賴于CRH.并且在發(fā)熱的動(dòng)物,腦室內(nèi)給予CRH可使已升高的體溫下降。因此,目前傾向于認(rèn)為,CRH可能是一種雙向調(diào)節(jié)介質(zhì)。
    (5)一氧化氮
    一氧化氮(nitricoxideNO)作為一種新型的神經(jīng)遞質(zhì),廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)。在大腦皮層、小腦、海馬、下丘腦視上核、室旁核、OVLT和POAH等部位均含有一氧化氮合酶(nitricoxidesynthase,NOS)。目前的一些研究提示,NO與發(fā)熱有關(guān),其機(jī)制可能涉及三個(gè)方面:(1)通過作用于POAH、{OVLT}等部位,介導(dǎo)發(fā)熱時(shí)的體溫上升;(2)通過刺激棕色脂肪組織的代謝活動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)熱增加;(3)抑制發(fā)熱時(shí)負(fù)調(diào)節(jié)介質(zhì)的合成與釋放。
    2.負(fù)調(diào)節(jié)介質(zhì)
    臨床和實(shí)驗(yàn)研究均表明,發(fā)熱時(shí)的體溫升高極少超過41℃,即使大大增加致熱原的劑量也難越此熱限。這就意味著體內(nèi)必然存在自我限制發(fā)熱的因素?,F(xiàn)已證實(shí),體內(nèi)確實(shí)存在一些對(duì)抗體溫升高或降低體溫的物質(zhì),主要包括精氨酸加壓素、黑素細(xì)胞刺激素及其它一些發(fā)現(xiàn)于尿中的發(fā)熱抑制物。
    (四)體溫調(diào)節(jié)的方式及發(fā)熱的時(shí)相
    調(diào)定點(diǎn)的正常設(shè)定值在37℃左右。發(fā)熱時(shí),來自體內(nèi)外的發(fā)熱激活物作用于產(chǎn)EP細(xì)胞,引起EP的產(chǎn)生和釋放,EP再經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)顱內(nèi),在POAH或OVLT附近,引起中樞發(fā)熱介質(zhì)的釋放,后者相繼作用于相應(yīng)的神經(jīng)元,使調(diào)定點(diǎn)上移。由于調(diào)定點(diǎn)高于中心溫度,體溫調(diào)節(jié)中樞乃對(duì)產(chǎn)熱和散熱進(jìn)行調(diào)整,從而把體溫升高到與調(diào)定點(diǎn)相適應(yīng)的水平。在體溫上升的同時(shí),負(fù)調(diào)節(jié)中樞也被激活,產(chǎn)生負(fù)調(diào)節(jié)介質(zhì),進(jìn)而限制調(diào)定點(diǎn)的上移和體溫的上升。正負(fù)調(diào)節(jié)相互作用的結(jié)果決定體溫上升的水平。也正因?yàn)槿绱?,發(fā)熱時(shí)體溫很少超過41℃,從而避免了高熱引起腦細(xì)胞損傷。這是機(jī)體的自我保護(hù)功能和自穩(wěn)調(diào)節(jié)機(jī)制使然,具有極其重要的生物學(xué)意義。發(fā)熱持續(xù)一定時(shí)間后,隨著激活物被控制或消失,EP及增多的介質(zhì)被清除或降解,調(diào)定點(diǎn)迅速或逐漸恢復(fù)到正常水平,體溫也相應(yīng)被調(diào)控下降至正常。這個(gè)過程大致分為三個(gè)時(shí)相。